湖北省電能替代現狀及發展趨勢研究

李斯吾，周小兵，陳熙，童雅芳，陳夢，別芳玫

（國網湖北省電力公司經濟技術研究院，湖北 武漢，430077）

湖北省電能替代現狀及發展趨勢研究

李斯吾，周小兵，陳熙，童雅芳，陳夢，別芳玫

（國網湖北省電力公司經濟技術研究院，湖北 武漢，430077）

在研究湖北電能替代相關政策基礎上，總結電能替代發展現狀，分析了湖北電能替代重點領域、主要替代技術特點及影響因素，并開展了典型替代項目效益實證分析，由此分析湖北電能替代發展的重點方向。

電能替代；替代技術；發展趨勢

1 背景及相關政策

當前湖北省的經濟處于由粗放型發展模式轉向集約型增長模式的轉型期，同時能源短缺、環境污染等問題日益突出。在能源結構方面，湖北作為典型的能源輸入性地區，具有“缺煤少油乏氣，水電資源開發殆盡”的特點，煤炭調入量占煤炭消費量的90%以上，石油剩余可采儲量僅占全國的0.8%，原油調入比例達88.5%，水能資源開發率已超過90%，進一步開發潛力有限[1]；在經濟發展方面，經濟正處于經濟增長速度換擋期、結構調整陣痛期、前期刺激政策消化期的三期疊加時期；在環境方面，湖北省近年來主要重點城市空氣質量均未達到《環境空氣質量標準》二級標準，污染防治任務工作仍然艱巨。在經濟增速換擋、資源環境約束趨緊的新常態下，必須大力倡導節能環保、調整產業結構，加快轉變能源發展方式，實現湖北能源從煤炭“一家獨大”向煤、氣、電、油結構逐漸合理的方向演進，促進能源消費向低碳化和清潔化趨勢發展。

為了優化能源結構，嚴控能源消耗總量和強度，湖北省政府高度重視電能替代工作，出臺了一系列政策。2014年10月湖北省人民政府辦公廳印發《湖北省2014—2015年節能減排低碳發展實施方案的通知》，提出“全省能源消費中煤炭、石油、天然氣、非化石能源占比分別由2010年的64%、17%、1%、18%調整優化為62%、17.5%、3%、17.5%”等目標。2016年4月湖北省人民政府辦公廳印發《湖北省推進供給側結構性改革五大任務總體方案》，提出“加大化解過剩產能力度，壓減全省鋼鐵過剩產能200萬噸、煤炭過剩產能800萬噸”等目標，明確要“降低企業用能綜合成本，加快推動電能替代工作，加快實施以電代煤、以電代油技術”。2016年11月湖北省人民政府辦公廳印發《湖北省應對氣候變化和節能“十三五”規劃》，明確提出了“推進非水可再生能源對化石能源規模化替代”、“合理布局、建設高速公路服務區充電樁，發展港口岸電技術”等重點任務，并提出了“到2020年，單位地區生產總值二氧化碳排放比2015年降低19.5%，單位地區生產總值能源消耗比2015年降低16%”的規劃目標。

在電能替代推進規程中，各級政府也對電能替代工作進行了有力支持，如武漢市人民政府印發了《鼓勵新能源汽車推廣應用示范若干政策的通知》；襄陽人民政府印發了《襄陽市新能源汽車推廣應用實施辦法》及《襄陽市節能與新能源汽車示范推廣實施方案》；黃石市人民政府印發了《振興黃石制造 加快工業轉型發展行動計劃》等文件，對電能替代的實施提供了支持與指導。

2 湖北電能替代現狀

2.1 湖北電網現狀

2016年，湖北電網全年完成電網建設投資227.04億元（電網基建），投產110 kV及以上變電容量1 038萬kVA，110 kV及以上輸電線路1 918 km。“兩縱一橫”交流特高壓工程、陜北—武漢直流特高壓工程和渝鄂直流背靠背聯網工程前期工作順利完成，500 kV仙女山變等一批重點項目相繼投運。2016年，全省全社會用電量1 763.11億kwh，其中公司售電量為1 420.79億kwh，公司用電客戶2 278.81萬戶，其中專變客戶12.28萬戶、居民客戶2 100.59萬戶。

2.2 湖北電能替代現狀

截止2016年底，湖北已推廣電采暖、電烤煙、電動汽車等替代技術達18種，共建成熱泵項目135個、電蓄冷項目593個，電鍋爐（窯爐）項目834個，岸電系統39套，推廣農產品輔助生產項目及電廚炊1 748個，共實施替代項目10 049個，替代設備凈增用電容量598萬kVA，實現替代電量41.17億kwh，有效拉動了湖北售電量增長。同時，電能替代項目實施后，湖北電網實現轉移高峰負荷169萬kw，每年可減排163萬噸粉塵、596萬噸二氧化碳、18萬噸二氧化硫和9萬噸氮氧化物，取得了顯著的經濟效益和社會效益[2]。

3 湖北電能替代重點領域技術分析

根據近年來電能替代實施情況來看，湖北電能替代主要集中工業、建筑、交通、農業生產及農產品加工和居民家庭電氣化等領域（如圖1所示）。其中工業領域主要應用技術包括工業電鍋爐、電窯爐、油氣管線電力加壓等；建筑領域主要包括分散電采暖、熱泵、蓄熱電鍋爐、蓄冷空調等；交通領域主要包括電動汽車、電氣化鐵路和軌道交通、港口岸電、空港陸電等；農業領域主要包括農業電排灌、現代設施農業等；居民家庭生活領域主要包括電磁爐、電壓力鍋、電熱水器等。

圖1 2016年湖北電能替代各領域替代電量占比圖Fig.1 Diagram of proportion of different area of Hubei electricity replacemen

3.1 工業領域

根據2016年湖北工業領域電能替代實施情況，替代電量由高到低分別是電窯爐、燃煤自備電廠、工業電鍋爐、礦山采礦及油氣管線電力加壓，其占電能替代總電量比重分別為20.8%、19.4%、7.6%、1.7%、1.5%。其中：

（1）電窯爐主要適用于工業窯爐相對集中的武漢、襄陽、荊州等地區。與傳統窯爐相比，電窯爐具有無污染無公害、自動控溫、保溫性能好、安全系數高等優點。電窯爐技術推廣主要受到電價水平、設備熱利用率及可控性、操作易用性及自動化程度等因素影響。

（2）燃煤自備電廠主要集中在鋼鐵、電解鋁、石油化工、水泥等高載能行業，主要分布在湖北資源富集地區和部分經濟較發達地區。

（3）工業電鍋爐可用于紡織、印染、造紙、食品、橡膠、塑料、化工、醫藥、鋼鐵、冶金等工業，并可供企業、機關、賓館、學校、餐飲、服務性等行業的取暖、洗浴、空調及生活熱水。在湖北各城市均具備推廣基礎。工業電鍋爐具有環保、安全的優點，并可以實現多種時段、不同溫控預設功能，其推廣主要受到初期投入成本、可供熱半徑及管網末端壓力等因素影響。

3.2 建筑領域

根據2016年湖北建筑領域電能替代實施情況，替代電量由高到低分別是熱泵、蓄熱電鍋爐、蓄冷空調及分散電采暖，占電能替代總電量比重分別為9.7%、4.8%、3.5%、2.0%。其中：

（1）熱泵通過消耗自身部分能量實現對環境介質中包含的能量升溫并加以利用，其功耗低于供熱量三分之一，具有可再生、高效節能、環保無污染、應用范圍廣的特點，能夠實現低溫熱源向高溫熱源的能量傳遞，將低溫位熱源的熱量提升為高溫位熱量。其應用形式主要包括地源熱泵、水源熱泵、空氣源熱泵等。可應用于商廈、辦公樓、醫院、學校等公共建筑和別墅、居民樓等住宅建筑的供冷（熱）中，在湖北各地市均具備推廣基礎。熱泵推廣主要受到當地氣候條件、地質條件、建筑物容積率、周邊能源結構等因素影響。

（2）分散電采暖將小容量的電采暖設備，如電熱膜、發熱電纜、碳晶電熱板、相變蓄能電暖氣等分散安裝在建筑室內的墻面、頂棚或地面部位，具有節能、節水、節地、無環境污染、使用壽命長、靈活布置等優點。分散電采暖技術可廣泛應用于居民樓、學校、醫院、商務辦公樓、工廠車間、商場超市、賓館酒店等各類建筑。湖北各城市均具備推廣條件，其中如武漢、宜昌、荊門等人口密集度較高的城市具備重點推廣的條件。在負荷集中的區域推廣電采暖技術主要受電價及配網容量等因素的影響。

3.3 交通領域

根據2016年湖北建筑領域電能替代實施情況，替代電量由高到低分別是電動汽車、電氣化鐵路和軌道交通及港口岸點，占電能替代總電量比重分別為13.0%、1.2%、1.1%。

與傳統汽車相比，電動汽車可以充分利用晚間用電低谷時富余的電力充電，提高發電設備利用率，從而提升其經濟效益。研究表明，電動汽車能量利用效高于傳統汽車，有利于節約能源和減少二氧化碳的排量。目前電動汽車相關技術已逐漸成熟，且政策扶持力度較大，技術推廣范圍較廣。其推廣主要受到電池使用壽命及續航能力、充電設施普及程度及價格等因素的影響。

電氣化鐵路及軌道交通建設和發展對國民經濟發展具有十分重大的促進作用，具有節能、省地、運量大、全天候、無污染、安全性高的特點，屬可持續發展的綠色環保交通方式，電氣化鐵路相關技術可適用于湖北17個地市，電氣化軌道交通相關技術可在武漢、宜昌、襄陽等經濟基礎條件較好、人口密集的大中型城市優先推廣。

港口岸電具有運行成本較低、噪聲小、維修方便、過載能力強、效率高、電流諧波少，無需抑制諧波裝置、能進行遠程監測等優點。主要適用于各種可以停靠船舶港口，替代傳統的柴油發電機組。在湖北境內，港口岸電技術主要在武漢、荊州、仙桃、荊門、潛江等港口較多的城市進行推廣。港口岸點推廣主要受港口電力供應容量、岸電電價等因素影響。

3.4 農業生產及農產品加工領域

根據2016年湖北農業生產及農產品加工領域電能替代實施情況來看，主要包括農業電排灌和現代設施農業兩類，占電能替代總電量比重分別為3.2%、2.1%。

農業電排灌可廣泛用于農田排灌、噴灌、園林噴澆灌、水塔送水、養殖業給排水、抗洪排澇等領域，具有穩定可靠、效率高、節省能源、無污染、維護保養簡單等優點。湖北農業電排灌主要應用于如黃岡、荊州、孝感、襄陽等農業較為發達的城市。農業電排灌技術推廣主要受到農網建設、設備前期投資等因素影響。

設施農業是指利用具有特定性能和結構的設施、管理技術和工程技術，在一定程度上擺脫對自然環境的依賴而進行有效生產的農業，主要包括植物的設施栽培與動物的設施養殖。相關技術可廣泛用于大棚種植、園藝、畜牧養殖和水產養殖等領域。設施農業相關技術的推廣，宜優先在黃岡、荊州、孝感、襄陽等農業較為發達的城市進行。

3.5 居民家庭生活領域

根據2016年湖北居民家庭生活領域電能替代實施情況，主要包括農業電磁爐、電壓力鍋、電熱水器等，占電能替代總電量比重分別為2.8%、2.8%、2.8%。家居生活領域的電能替代技術包括電炊具（電飯煲、電高壓鍋、電蒸鍋、電炒鍋、微波爐、電磁爐、電熱飲水機、電熱水壺等）、電洗浴熱水器和家庭電氣化，相關技術的應用可全面推動廚炊洗浴電氣化，以實現“電代煤”、“電代氣”，在湖北全省均具備推廣基礎。

4 典型電能替代項目效益實證

陽邏港岸電改造項目是湖北省首個由港口企業自主投資建設，并申請交通運輸部節能補貼的標準化岸電系統，項目已于2016年11月30日完成交工驗收。項目總容量250 kVA，總投資187萬元，采用完善的岸電管理系統，技術先進，無需對船舶進行任何改造即可直接使用岸電，實現了岸電和船電的無縫并網，降低了船舶靠岸供電的成本和船舶自身發電設備的維護費用，減少了船自身發電機組產生的噪聲污染和柴油燃燒產生的廢氣，為船員、港口工作人員、周邊居民提供更加舒適的生活和工作環境。項目共有4個集裝箱泊位岸電設施，每月可為100多艘集裝箱船舶提供岸電服務，平均每月使用岸電1萬多度，為船舶節約2萬多元，預期年節能減排效果達到4 864t二氧化碳減排量，岸電項目起到了良好的環保效果[3]。

蔡甸富利時橡塑制品有限公司是一家生產EVA發泡材料的民營企業，實行電能替代改造前，主要使用燃煤鍋爐進行生產，生產過程中污染排放超標情況十分嚴重，公司在節能減排、環境保護方面存在較大壓力。在蔡甸供電公司的幫助下，蔡甸富利時橡塑制品有限公司將原有燃煤鍋爐關停拆除，增加一臺功率為210 kW的導熱油電加熱器，替代原有的燃煤鍋爐。據調查，在實施電能替代項目改造前，公司需要專門組織班組進行燒煤，且生產操作較為復雜，工廠整體環境較差。項目改造后，因電鍋爐自動化程度高，操作簡便，減少了人工開支，優化了工廠環境。同時使用電窯爐后，生產運營成本大大降低，同時還基本實現了廢氣、粉塵零排放，卸下了環保包袱。

5 湖北電能替代發展趨勢

5.1 工業領域電能替代體量較大，未來增速可能放緩

從湖北省產業結構變化趨勢來看，未來一段時間內，工業領域電能替代電量仍將占較大比重，但未來替代電量增速可能有所放緩。從外部環境來看，近年來湖北工業保持平穩增長，隨著供給側改造的逐漸深入，“三去一降一補”相關政策的落實，其內部結構正在發生積極的變化，傳統高耗能行業產品產量增長出現分化，交通運輸、電氣、電子設備制造業等行業正在成為新生動力，因此要保證未來工業領域電能替代的良好發展，相關技術研究與推廣必須緊密貼合工業內部結構變化趨勢。從內部機制來看，在現有電價政策下電窯爐與電鍋爐經濟性優勢不明顯，推廣必須依靠專門的低電價政策，因此有必要針對價格政策對電能替代競爭力影響開展研究。同時，盡管目前自備電廠在工業領域替代電量占比達38%，但從湖北電力體制改革綜合試點方案中“鼓勵可再生能源替代燃煤自備電廠發電”等相關要求可以看出，未來燃煤自備電廠并非是工業領域電能替代的主要方向。

5.2 建筑領域電能替代技術相對成熟，未來發展空間較大

《國家能源局關于印發2016年能源工作指導意見的通知》和《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》等文件中明確要求，要“在居民采暖領域因地制宜發展電采暖、電鍋爐（窯爐）、電蓄能調峰等項目，有序替代散燒煤炭和燃油。加快建設農村集中供熱設施，推廣太陽能、生物質壓塊、地熱資源合理利用、碳晶電暖等新型農村供暖供熱模式。”因此未來，湖北省將加大蓄冷蓄熱及電鍋爐技術的推廣力度。考慮到電（蓄）冷中央空調具備調節電力供應、削峰填谷以及經濟性明顯等優點，預計未來電（蓄）冷中央空調將會迎來新的發展。

5.3 交通領域相關利好政策發布，替代電量將保持較快發展

2015年4月湖北省人民政府辦公廳印發《關于加快新能源汽車推廣應用的實施意見》，明確要“以純電驅動為新能源汽車發展的主要戰略取向，重點發展純電動汽車、插電式(含增程式)混合動力汽車和燃料電池汽車，加快實現我省汽車產業轉型升級。”隨著《湖北省電動汽車充電基礎設施建設專項規劃（2016-2020年）》等相關文件的出臺，湖北電動汽車充電設施將進一步普及，電池使用壽命、續航時間等影響電動汽車推廣的因素將逐漸弱化，未來湖北電動汽車能迎來新的發展。

根據2017年1月湖北省經濟和信息化委員會印發的《湖北省軌道交通裝備“十三五”發展規劃》，到2020年湖北省將新增鐵路里程2 000 km。城軌建設將全面提速，武漢地鐵線路總長將達401 km，在建線路達11條。襄陽、宜昌和黃石規劃新建5條、3條和4條城市軌道交通線路。未來電氣化鐵路及軌道交通替代電量增速將保持較快發展。

5.4 農業生產及農產品加工領域政策支持力度較大，電能替代工作將穩步推進

根據國家電網公司與湖北省人民政府簽訂《關于共同推進湖北省小城鎮（中心村）電網改造升級和“機井通電”工程合作協議》，到2017年底，將完成4 654個小城鎮（中心村）農網改造升級，改造3.39萬個機井的供電設施。屆時，湖北省將有984萬畝農田生產從中受益，進一步改善1 003萬農村居民的用電條件。小城鎮電網改造升級與“機井通電”工程的落實，將有利于電排灌技術及現代設施農業技術的推廣與應用。

《2016年湖北省政府工作報告》中提出要大力推動生態農業產業加快發展。因此在煙、茶集散地和糧食主產區，可以緊跟全省生態農業發展契機，積極推廣電烤煙、電制茶、電烘谷技術。

5.5 居民家庭生活領域整體體量有限，未來發展形勢較好

未來湖北在居民家庭生活領域電能替代技術主要包括電炒鍋、電蒸柜等電氣化設施，盡管居民生活領域存在替代電量體量不大、替代項目分布較散等問題，但相關技術已經非常成熟且發展較快，未來發展形勢較好。目前，推廣居民家庭生活領域電能替代技術主要需要考慮設備前期投入以及電力價格等因素。因此有必要對分時電價、價格補貼政策以及設備促銷政策等因素對電能替代競爭力的影響開展研究。

6 結語

湖北省電能替代對落實能源戰略、優化湖北用能結構、助力“綠滿荊楚”行動具有積極的作用和深遠意義。近年來，湖北電能替代工作在工業、建筑、農業、交通及居民家庭電氣化等重點領域取得了顯著成效。2016年已推廣電采暖、電烤煙、電動汽車等替代技術達18種，實施替代項目10 049個，實現替代電量41億kwh，有效拉動了湖北電力售電量增長。

結合相關政策及文件，從湖北經濟發展形勢及各產業結構調整趨勢來看，未來湖北電能替代各領域中，交通及建筑領域因相關政策及規劃推動作用明顯、替代技術相對成熟，未來發展潛力較大；工業領域替代電量仍將占較大比重，但隨著湖北第二產業用電比重呈現下降趨勢，未來工業領域電能替代潛力有限；居民生活領域及農業領域電能替代發展勢頭良好，但替代電量總體較小，預計未來替代電量占比仍將維持現有水平。

在電能替代推進過程中也出現如部分替代項目經濟效益不明顯等問題。因此未來有必要針對電能替代競爭力、經濟效益分析以及電價補償機制等相關問題展開進一步的研究。

（References）

[1]萬靖,周小兵,杜治,等.湖北省終端能源消費與經濟增長的相關性分析及預測[J].湖北電力,2015,39(2): 71-74.WANG Jing,ZHOU Xiaobing,DU Zhi,et al.Correla?tion analysis and prediction of final energy con?sumption and economic growth in hubei province [J].Hubei Electric Power,2015,39(2):71-74.

[2]劉幫,霍偉強.國網湖北電力精準推進煤、油、氣等電能替代[N].國家電網報,2017-2-13(03).LIU Bang,HUO Weiqiang.Hubei electricity car?ried foward electricity replacement[N].National Power Grid,2017-2-13(03).

[3]曹磊.武漢首個港口岸電項目昨日投用[N].楚天都市報,2016-12-14(14).CAO Lei.The First Port Shore Electricity Project of Wuhan Has Been Put into Operation[N].Chu Tian Metropolis Daily,2016-12-14(14).

Study of the Situation and Development of Hubei Electricity Replacement

Li Siwu，ZHOU Xiaobing，CHEN Xi，Tong Yafang，Chen Meng，BieFangmei
(Economy&Technology Research Institute,Hubei Electric Power Company,Wuhan Hubei430077,China)

The process of Hubei electricity replacement is concluded in this paper on the base of Hubei electricity replacement policy.The key fields,main replacing technologies and influencing factors of Hubei electricity replacement are analyzed,an empirical analysis of typical replacement projects is carried out,the the main directions of development and the sustainability of main replac?ing technologies are analyzed.

electricity replacement；replacing technology；developing trend

TM715

B

1006-3986(2017)04-0035-05

2017-03-12

李斯吾（1988），男，湖北武漢人，工程師。

10.19308/j.hep.2017.04.008